LED失效分析方法

和半導體器件一樣，發(fā)光二極管(LED)早期失效原因分析是可靠性工作的重要部分，是提高LED可靠性的積極主動的方法°LED失效分析步驟必須遵循先進行非破壞性、可逆、可重復的試驗，再做半破壞性、不可重復的試驗，最后進行破壞性試驗的原則。采用合適的分析方法，最大限度地防止把被分析器件(DUA)的真正失效因素、跡象丟失或引入新的失效因素，以期得到客觀的分析結論。針對LED所具有的光電性能、樹脂實心及透明封裝等特點，在LED早期失效分析過程中，已總結出一套行之有效的失效分析新方法。2LED失效分析方法2.1減薄樹脂光學透視法在LED失效非破壞性分析技術中，目視檢驗是使用最方便、所需資源最少的方法，具有適當檢驗技能的人員無論在任何地方均能實施，所以它是最廣泛地用于進行非破壞檢驗失效LED的方法。除外觀缺陷外，還可以透過封裝樹脂觀察內部情況，對于高聚光效果的封裝，由于器件本身光學聚光效果的影響，往往看不清楚，因此在保持電性能未受破壞的條件下，可去除聚光部分，并減薄封裝樹脂，再進行拋光，這樣在顯微鏡下就很容易觀察LED芯片和封裝工藝的質量。諸如樹脂中是否存在氣泡或雜質；固晶和鍵合位置是否準確無誤;支架、芯片、樹脂是否發(fā)生色變以及芯片破裂等失效現(xiàn)象，都可以清楚地觀察到了。2.2半腐蝕解剖法對于LED單燈，其兩根引腳是靠樹脂固定的，解剖時，如果將器件整體浸入酸液中，強酸腐蝕祛除樹脂后，芯片和支架引腳等就完全裸露出來，引腳失去樹脂的固定，芯片與引腳的連接受到破壞，這樣的解剖方法，只能分析DUA的芯片問題，而難于分析DUA引線連接方面的缺陷。因此我們采用半腐蝕解剖法，只將LEDDUA單燈頂部浸入酸液中，并精確控制腐蝕深度，去除LEDDUA單燈頂部的樹脂，保留底部樹脂，使芯片和支架引腳等完全裸露出來，完好保持引線連接情況，以便對DUA全面分析。圖1所示為半腐蝕解剖前后的65LED，可方便進行通電測試、觀察和分析等試驗。圖1 -III|：1' 5I」?心在LED-DUA缺陷分析過程中，經常遇到器件初測參數(shù)異常，而解剖后取得的芯片進行探針點測，芯片參數(shù)又恢復正常，這時很難判斷異?，F(xiàn)象是由于封裝鍵合不良導致，還是封裝樹脂應力過大所造成。采用半腐蝕解剖，保留底部樹脂，祛除了封裝樹脂應力的影響，又保持DUA內部引線連接，這樣就很容易確認造成失效的因素。2.3金相學分析法金相學分析法是源于冶金工業(yè)的分析和生產控制手段，其實質是制備供分析樣品觀察用的典型截面，它可以獲得用其他分析方法所不能得到的有關結構和界面特征方面的現(xiàn)象［1LLED的截面分析，是對LED-DUA失效分析的“最后手段”，此后一般無法再進行其他評估分析。它也是一種LED解剖分析法，為了分析微小樣品，在一般試驗中，需要對分析樣品進行樹脂灌封，以便進行機械加工，再對所需要分析的界面進行刨削或切斷，然后經過研磨、拋光，獲得所要分析的界面。而對LED器件，有很多本身就是樹脂灌封器件，這樣只要選好界面，就可通過刨削、研磨、拋光等，獲得LED-DUA的典型截面。操作中，剖截面通?？捎媒饎偵凹堁心ィ斀咏P注的區(qū)域時，改用較細的金剛砂紙研磨或水磨，最后在細毛織物上用0.05um的氧化鋁膏劑拋光。圖2為65白光LED側向典型截面，可清楚地看到其結構情況。留2餡白光LLD側響典烈據(jù)叫需要注意的是GaN基LED中的藍寶石襯底異常堅硬，由于目前尚未有較好的研磨方法，因此對這類的DUA還難以對芯片進行截面分析。2.4析因試驗分析法析因試驗是根據(jù)已知的結果，去尋找產生結果的原因而進行的分析試驗［2］。通過試驗，分清是主要影響還是次要影響的因素，可以明確進一步分析試驗的方向。析因試驗分析是一種半破壞性試驗。LED-DUA解剖分析對操作過程要求較高，稍不留神即可能造成被分析器件的滅失。分析過程中，經常先采用析因試驗分析法，分析工程師根據(jù)復測結果和外觀檢查情況，綜合相應理論知識和以往積累的分析經驗，估計器件失效原因，并提出針對性試驗和方法進行驗證。一般可采用相應的物理措施和試驗 冷熱沖擊試驗、重力沖擊試驗、高溫或低溫試驗和振動試驗等。例如庫存65透明紅光LED單燈，出貨檢驗時出現(xiàn)個別LED間歇開路失效現(xiàn)象，而兩次檢測只經過搬動運輸，故先對DUA采用重力沖擊試驗，出現(xiàn)試驗后開路失效，減薄樹脂后看到芯片與銀漿錯位，是造成間歇開路失效的原因。2.5變電流觀察法作為光電器件的LED，與一般半導體器件相比，其失效分析除檢測DUA的電參數(shù)外，還必須關注光參數(shù)方面的變化。除了通過專業(yè)測試儀檢測外，還可直接通過眼睛或借助顯微鏡觀察DUA的出光變化情況，經?？梢缘玫筋A想不到的收獲。如果DUA按額定電流通電，觀察時可能因出光太強而無法看清，而通過改變電流大小，可清晰地觀察到其出光情況。例如GaN基藍光LED正向電壓Vf大幅升高的現(xiàn)象，在小電流下，有些可以觀察到因電流擴展不良而造成芯片只有局部發(fā)光的現(xiàn)象，顯然為電極與外延層間接觸不牢靠，在封裝應力的作用下，接觸電阻變大所造成的失效。圖3為經減薄處理后65LED所觀察到的芯片小電流擴展不良現(xiàn)象。2.6試驗反證法LED失效分析過程中，經常受到分析儀器設備和手段的限制，不能直觀地證明失效原因，高素質的分析工程師，經常通過某些分析試驗，采取排除的辦法，推論反證失效原因。例如DUA為8X8紅光LED點陣，半成品初測合格，灌膠后出現(xiàn)單點LED反向漏電流特大，受儀器設備限制，只有直流電源和LED光電參數(shù)測試儀，不能做解剖或透視分析，測試中發(fā)現(xiàn)DUA正向光電參數(shù)無異常，而反向漏電流大，故采用反向偏置并加大電流至數(shù)十毫安后，再測正向光電參數(shù)，前后結果無明顯變化，說明反向偏置中的數(shù)十毫安并非從該LED芯片通過，由此推定并非LED芯片造成漏電。3案例分析3.1結溫過高造成1W白光LED嚴重光衰失效現(xiàn)象：特殊照明用1W白光LED連續(xù)通電兩周后嚴重光衰。解析過程：進行光電參數(shù)測試，除光通量嚴重下降外，其他電參數(shù)未見異常，同時發(fā)現(xiàn)使用環(huán)境散熱差，使用中器件外殼溫度很高。初步認為芯片結溫過高造成嚴重光衰。根據(jù)阿侖尼斯模型給出計算不同結溫的期望工作壽命和激活能的公式P=P0exp(-Bt)B=B0Ifexp(-Ea/kTj)式中：P0為初始光通量；P為加溫加電后的光通量；B為某一溫度下的衰減系數(shù)；t為某一溫度下的加電工作時間；B0為常數(shù)；Ea為激活能*為波耳茲曼常數(shù)(8 62X10-5eV)；If為工作電流；Tj為結溫;而Tj=Tc+VfIfRj-c式中：Tc為DUA的外殼溫度；Vf為正向電壓；Rj-c為芯片結到殼的熱阻［3］。可見LED光通量的衰減快慢為系數(shù)B所決定，衰減系數(shù)B的大小又取決于結溫Tj的高低，而降低結溫Tj是通過降低外殼溫度Tc和結到殼的熱阻Rj-c來實現(xiàn)的。據(jù)此，我們采用析因試驗分析法，對DUA采取臨時應急降溫措施，光衰得到明顯改善，即確定溫度過高是造成光衰的主要因素。為了徹底解決問題，我們檢查和改善器件熱通道上的各環(huán)節(jié)，通過X光透視檢查芯片的倒裝質量未見異常(圖4)，排除芯片缺陷造成熱阻Rj-c過大的可能；改用共晶焊鍵合降低熱阻Rj-c，加大散熱器尺寸降低外殼溫度Tc，并在應用中增加通風設計，達到降低芯片結溫門的目的，最終使光衰問題得到解決。困414LED芯片X光顯精通視圖3.2ESD損傷致LED反向漏電流大失效現(xiàn)象：65透明藍光GaN-LED單燈反向漏電流大。解析過程：進行光電參數(shù)測試，該LED器件反向漏電流大，在5V的反向電壓下，漏電流為50?200UA，先用減薄樹脂光學透視法，在立體顯微鏡下觀察封裝情況，打線鍵合及固晶等均未發(fā)現(xiàn)異常；由于藍光GaN-LED為靜電敏感器件，初步判定反向漏電流大是靜電放電(ESD)損傷所致;再用半腐蝕解剖法解剖DUA，在高倍顯微鏡下，可清楚看到芯片靜電放電損傷的擊穿點，詳見圖5,初期判斷得到印證。囹S被EUS|I；卒的LEU芯片3.3內氣泡致LED單燈開路失效現(xiàn)象：65透明藍光GaN-LED單燈使用中先閃爍后熄滅。解析過程：通電進行參數(shù)測試，DUA呈開路狀態(tài)，采用減薄樹脂光學透視法分析，在立體顯微鏡下觀察封裝情況，發(fā)現(xiàn)支架杯中芯片n電極邊上有一氣泡，其他部分未發(fā)現(xiàn)異常(圖6)，由于芯片出現(xiàn)開路的可能性極低，所以判斷應為引線開路。解剖器件，發(fā)現(xiàn)n極金線焊球脫離芯片電極造成開路，因而使器件熄滅，判斷得到印證。■? ：； 3.4二焊開路造成LED死燈失效現(xiàn)象：65透明藍光GaNLED單燈使用中熄滅。解析過程：通電進行參數(shù)測試，DUA呈開路狀態(tài)，先用減薄樹脂光學透視法，在立體顯微鏡下觀察封裝情況，除p電極金絲二焊點外，其他部分未發(fā)現(xiàn)異常;p電極二焊點金絲線體和焊接面厚度變化較為劇烈，過度不夠平滑。采用減薄樹脂光學透視法，仍然無法看清開路點。再用半腐蝕解剖法，解剖后可明顯看到p電極金絲二焊點斷開（圖7），造成器件熄滅，判斷得到印證。ISI7二斌土斷裂開序4注意事項4.1靜電防護GaN基LED是靜電敏感器件，容易因靜電放電損傷，引起短路或漏電流大，

反向呈軟擊穿特損傷，引起短路或漏電流大，反向呈軟擊穿特性。失效模式分為

兩種：一為突發(fā)性失效，表現(xiàn)為pn結短路，LED不再發(fā)光;一為潛在性緩慢失效，

例如帶電體靜電勢或存貯的能量較低，一次ESD不足以引起發(fā)生突然失效，表現(xiàn)

為漏電流加大、反向呈軟擊穿特性，甚至亮度大幅度下降、光色（主波長）出現(xiàn)變

化等。它會在芯片內部造成一些損傷，這種損傷是積累性的，隨著ESD次數(shù)的增

多，LED的光電參數(shù)逐漸劣化，最后完全失效［4］。因此，在整個分析過程中，

必須始終做好靜電防護工作，防止靜電損傷DUA，否則可能導致完全錯誤的失效

分析結論。4.2焊接散熱保護因分析或測試等需要對DUA進行烙鐵加熱焊接的，焊接前須評估烙鐵加熱過程對DUA造成的損壞和改變的可能性。如果需要焊接的，應對引腳進行散熱保護，例如用金屬鑷子夾住DUA引腳根部，并縮短焊接時間，防止因過熱而改變或損害DUA的內部焊點。5結束語LED理論上的壽命是很長的，可達105h，早期失效一般是由于設計、材料、結構、工藝和使用等環(huán)節(jié)上存在一些缺陷所引起的，無論從使用現(xiàn)場還是試驗中獲得失效器件，均可采用本文中的一種或數(shù)種分析方法結合并用，尋找、確定失效原因，以便進一步完善LED制造技術，使LED的長壽命、高可靠的優(yōu)點得到充分的體現(xiàn)。經常會碰到LED不亮的情況，封裝企業(yè)、應用企業(yè)以及使用的單位和個人，都有可能碰到，這就是行業(yè)內的人說的死燈現(xiàn)象。究其原因不外是兩種情況：其一，LED的漏電流過大造成PN結失效，使LED燈點不亮，這種情況一般不會影響其它的LED燈的工作；其二，LED燈的內部連接引線斷開，造成LED無電流通過而產生死燈，這種情況會影響其它的LED燈的正常工作，原因是由于LED燈工作電壓低（紅黃橙LED工作電壓1.8V—2.2V，藍綠白LED工作電壓2.8—3.2V），一般都要用串、并聯(lián)來聯(lián)接，來適應不同的工作電壓，串聯(lián)的LED燈越多影響越大，只要其中有一個LED燈內部連線開路，將造成該串聯(lián)電路的整串LED燈不亮，可見這種情況比第一種情況要嚴重的多。LED死燈是影響產品質量、可靠性的關健，如何減少和杜絕死燈，提高產品質量和可靠性，是封裝、應用企業(yè)需要解決的關鍵問題。下面是對造成死燈的一些原因作一些分析探討，靜電對LED芯片造成損傷，使LED芯片的PN結失效，漏電流增大，變成一個電阻靜電是一種危害極大的魔鬼，全世界因為靜電損壞的電子元器件不計其數(shù)，造成數(shù)千萬美元的經濟損失。所以防止靜電損壞電子元器件，是電子行業(yè)一項很重要的工作，LED封裝、應用的企業(yè)千萬不要掉以輕心。任何一個環(huán)節(jié)出問題，都將造成對LED的損害，使LED性能變壞甚至失效。我們知道人體（ESD）靜電可以達到三千伏左右，足可以將LED芯片擊穿損壞，在LED封裝生產線，各類設備的接地電阻是否符合要求，這也是很重要的，一般要求接地電阻為4歐姆，有些要求高的場合其接地電阻甚至要達到＜2歐姆。這些要求都為電子行業(yè)的人們所熟悉，關健是在實際執(zhí)行時是否到位，是否有記錄。據(jù)筆者了解一般的民營企業(yè)，防靜電措施做得并不到位，這就是大多數(shù)企業(yè)查不到接地電阻的測試記錄，即使做了接地電阻測試也是一年一次，或幾年一次，或有問題時檢查一下接地電阻，殊不知接地電阻測試這是一項很重要的工作，每年至少4次（每季度測試一次），一些要求高的地方，每月就要作一次接地電阻測試。土壤電阻會隨著季節(jié)的變化而不同，春夏天雨水多，土壤濕接地電阻較容易達到，秋冬季干燥土壤水分少，接地電阻就有可能超過規(guī)定數(shù)值，作記錄是為了保存原始數(shù)據(jù)，做到日后有據(jù)可查。符合ISO2000質量管理體系。測試接地電阻可以自行設計表格，接地電阻測試封裝企業(yè)、LED應用企業(yè)都要做，只要將各種設備名稱填于表格內，測出各設備的接地電阻記錄在案，測試人簽名即可存檔。人體靜電對LED的損害也是很大的，工作時應穿防靜電服裝，配帶靜電環(huán)，靜電環(huán)應接地良好，有一種不須要接地的靜電環(huán)防靜電的效果不好，建議不使用配帶該種產品，如果工作人員違反操作規(guī)程，則應接受相應的警示教育，同時也起到告示他人的作用。人體帶靜電的多少，與人穿的不同面料衣服、及各人的體質有關，秋冬季黑夜我們脫衣服就很容易看見衣服之間的放電現(xiàn)象，這種靜電放電的電壓就有三千伏。而碳化硅襯底芯片的ESD值只有1100伏，藍寶石襯底芯片的ESD值就更低，只有500-600伏。一個好的芯片或LED，如果我們用手去拿（身體未作任何防護措施），其結果就可想而知了，芯片或LED將受到不同程度的損害，有時一個好的器件經過我們的手就莫名其妙的壞了，這就是靜電惹的禍。封裝企業(yè)如果不嚴格按接地規(guī)程辦事，吃虧的是企業(yè)自己，將造成產品合格率下降，減少企業(yè)的經濟效益，同樣應用LED的企業(yè)如果設備和人員接地不良的話也會造成LED的損壞，返工在所難免。按照LED標準使用手冊的要求，LED的引線距膠體應不少于3-5毫米，進行彎腳或焊接，但大多數(shù)應用企業(yè)都沒有做到這一點，而只是相隔一塊PCB板的厚度（^2毫米）就直接焊接了，這也會對LED造成損害或損壞，因為過高的焊接溫度會對芯片產生影響，會使芯片特性變壞，降低發(fā)光效率，甚至損壞LED，這種現(xiàn)象屢見不鮮。有些小企業(yè)采用手工焊接，使用40瓦普通烙鐵，焊接溫度無法控制，烙鐵溫度在300-400°C以上，過高的焊接溫度也會造成死燈，LED引線在高溫下膨脹系數(shù)比在150C左右的膨脹系數(shù)高好幾倍，內部的金絲焊點會因為過大的熱脹冷縮將焊接點拉開，造成死燈現(xiàn)象。LED燈內部連線焊點開路造成死燈現(xiàn)象的原因分析2.1封裝企業(yè)生產工藝不建全，來料檢驗手段落后，是造成LED死燈的直接原因一般采用支架排封裝的LED，支架排是采用銅或鐵金屬材料經精密模具沖壓而成，由于銅材較貴，成本自然就高，受市場激烈竟爭因素影響，為了降低制造成本，市場大多都采用冷軋低碳鋼帶來沖壓LED支架徘，鐵的支架排要經過鍍銀，鍍銀有兩個作用，一是為了防止氧化生銹，二是方便焊接，支架排的電鍍質量非常關鍵，它關系到LED的壽命，在電鍍前的處理應嚴格按操作規(guī)程進行，除銹、除油、磷化等工序應一絲不茍，電鍍時要控制好電流，鍍銀層厚度要控制好，鍍層太厚成本高，太薄影響質量。因為一般的LED封裝企業(yè)都不具備檢驗支架排電鍍質量的能力，這就給了一些電鍍企業(yè)有機可乘，使電鍍的支架排鍍銀層減薄，減少成本支出，一般封裝企業(yè)IQC對支架排檢驗手段欠缺，沒有檢測支架排鍍層厚度和牢度的儀器，所以較容易蒙混過關。筆者見過有些支架排放在倉庫里幾個月后就生銹了，不要說使用了，可見電鍍的質量有多差。用這樣的支架排做出來的產品是肯定用不長久的，不要說3-5萬小時，1萬小時都成問題。原因很簡單每年都有一段時間的南風天，這樣的天氣空氣中濕度大，很容易造成電鍍差的金屬件生繡，使LED元件失效。即使封裝了的LED也會因鍍銀層太薄附著力不強，焊點與支架脫離，造成死燈現(xiàn)象。這就是我們碰到的使用得好好的燈不亮了，其實就是內部焊點與支架脫離了。2.2封裝過程中每一道工序都必須認真操作，任何一個環(huán)節(jié)疏忽都是造成死燈的原因在點、固晶工序，銀膠（對于單焊點芯片）點得多與少都不行，多了膠會返到芯片金墊上，造成短路，少了芯片又粘不牢。雙焊點芯片點絕緣膠也是一樣，點多了絕緣膠會返上芯片的金墊上，造成焊接時的虛焊因而產生死燈。點少了芯片又粘不牢，所以點膠必須恰到好處，既不能多也不能少。焊接工序也很關鍵，金絲球焊機的壓力、時間、溫度、功率四個參數(shù)的配合都要恰到好處，除了時間固定外，其它三個參數(shù)是可調的，壓力的調節(jié)應適中，壓力大容易壓碎芯片，太小則容易虛焊。焊接溫度一般調節(jié)在280°C為好，功率的調節(jié)是指超聲波功率調節(jié)，太大、太小都不好，以適中為度，總之，金絲球焊機各項參數(shù)的調節(jié)，以焊接好的材料，用彈簧力矩測試計檢測26克，即為合格。每年都要對金絲球焊機各項參數(shù)進性檢測和校正，確保焊接參數(shù)處在最佳狀態(tài)。另外焊線的弧度也有要求，單焊點芯片的弧高為1.5-2個芯片厚度，雙焊點芯片弧高為2-3個芯片厚度，弧度的高低也會引起LED的質量問題，弧高太低容易造成焊接時的死燈現(xiàn)象，弧高太大則抗電流沖擊差。鑒別虛焊死燈的方法將不亮的LED燈用打火機將LED引線加熱到200-300C，移開打火機，用3伏扣式電池按正、負極連接LED，如果此時LED燈能點亮，但隨著引線溫度降低LED燈由亮變?yōu)椴涣?，這就證明LED燈是虛焊。加熱能點亮的理由是利用了金屬熱脹冷縮的原理，LED引線加熱時膨脹伸長與內部焊點接通，此時接通電源，LED就能正常發(fā)光，隨著溫度下降LED引線收縮回復到常溫狀態(tài)，與內部焊點斷開，LED燈就點不亮了，這種方法屢試都是靈驗的。將這種虛焊的死燈兩引線焊在一根金屬條上，用較濃的硫酸浸泡，使LED外部膠體溶解，膠體全部溶解后取出，在放大鏡或顯微鏡下觀察各焊點的焊接情況，就可以找出是一焊還是二焊的問題，是金絲球焊機那個參數(shù)設置不對，還是其它原因，以便改進方法和工藝，防止虛焊的現(xiàn)象再次發(fā)生。使用LED產品的用戶也會碰到死燈的現(xiàn)象，這就是LED產品使用一段時間后，發(fā)生死燈現(xiàn)象，死燈有兩種原因，開路性死燈是焊接質量不好，或支架電鍍的質量有問題，LED芯片漏電流增大也會造成LED燈不亮?，F(xiàn)在很多LED產品為了降低成本沒有加抗靜電保護，所以容易出現(xiàn)被感應靜電損壞芯片的現(xiàn)象。下雨天打雷容易出現(xiàn)供電線路感應高壓靜電，以及供電線路疊加的尖峰脈沖，都會使LED產品遭受不同程度的損壞?？傊l(fā)生死燈的原因有很多，不能一一列舉，從封裝、應用、到使用各個環(huán)節(jié)都有可能出現(xiàn)死燈現(xiàn)象，如何提高LED產品的質量，是封裝企業(yè)以及應用企業(yè)要高度重視和認真研究的問題，從芯片、支架挑選，到LED封裝整個工藝流程都要按照ISO2000質量體系來進行運作。只有這樣LED的產品質量才可能全面的提高，才能做到長壽命、高可靠。在應用的電路設計上，選擇壓敏電阻和PPTC元件完善保護電路，增多并聯(lián)路數(shù)，采用恒流開關電源，增設溫度保護都是提高LED產品可靠性的有效措施。只要封裝、應用的企業(yè)嚴格按照ISO2000質量體系來運作，就一定能使LED的產品質量上一個新臺階。LED的導通特性屬于Zener（雪崩）型，就是說當加在器件兩端的電壓達到一定值后，其導通電流趨向于直線上升°LED的這個Vz（雪崩電壓）一般在2V（紅色）—3V（白色）之間。應用于汽車的12V系統(tǒng)需要串聯(lián)限流電阻。除非是只能使用單只LED的場合，一般應將3—4只LED串聯(lián)后加接限流電阻使用。具體演算法為：R=（Vop—NVz）/Iled。Vop為工作電壓，Vz是LED的雪崩電壓，N是串聯(lián)個數(shù)，Iled為預期的LEDX作電流。注意：串連個數(shù)要留有含余地。例如，白色LED計算上可以4只串聯(lián)用于12V系統(tǒng)，但因為蓄電池的端電壓在發(fā)電機未接通時僅為12.3V—12.6V，帶入上式：R=（12.3V—NVz）/Iled，Iled取20mA，Vz取3V，算得的R為15歐姆。但發(fā)動機改動后，蓄電池的端電壓會逐漸上升至13.8V—14V，這時的Iled就會變成120mA!而三蔓串聯(lián)時的差值在20mA_—29mA之間，還是可以接受的。串聯(lián)個數(shù)少了電效率降低，限流電阻發(fā)熱加大。內阻：某一工作點的等效阻抗。R=Vf/If（伏安特性曲線上Q點的縱坐標值與橫坐標值的比值）。簡單說就是一個接入電路系統(tǒng)的物體的等效阻抗。在餅入電路系統(tǒng)時，表現(xiàn)為消耗系統(tǒng)的電流或與源內阻產生分壓。串入系統(tǒng)時表現(xiàn)為產生壓將，損失系統(tǒng)電壓。作為測量儀金表，在以上兩種情況時，會影響測量精度。塑料、橡膠、涂料等高分子材料在使用過程中會遇到老化的問題。為評價高分子材料的耐老化性能，逐漸形成了兩類老化試驗方法：一類是自然老化試驗方法，即直接利用自然環(huán)境進行的老化試驗；另一類是人工加速老化試驗方法，即在實驗室利用老化箱模擬自然環(huán)境條件的某些老化因素進行的老化試驗。由于老化因素的多樣性及老化機理的復雜性，自然老化無疑是最重要最可靠的老化試驗方法、。但是，由于自然老化周期相對較長，不同年份、季節(jié)、地區(qū)氣候條件的差異性導致了試驗結果的不可比性；而人工加速老化試驗模擬強化了自然氣候中的某些重要因素，如陽光、溫度、濕度、降雨等，縮短了老化試驗的周期，且由于試驗條件的可控性，試驗結果再現(xiàn)性強。人工老化作為自然老化的重要補充，正廣泛運用于高分子材料的研究、開發(fā)、檢測中。在人工加速老化的試驗過程中，人們普遍會關心以下幾個問題：應該選擇什么樣的試驗條件，進行多長時間的試驗；該選擇什么指標來評價該產品的老化性能。本文試圖針對這些問題對人工加速老化試驗進行一些探討。1人工加速老化試驗條件的選擇這個問題實際上可以理解為應該模擬哪些老化因素，高分子材料在使用過程中，氣候環(huán)境里許多因素都有可能對高分子材料的老化產生作用。如果事先知道產生老化的主要因素，就可以有針對性的選擇試驗方法。我們可以從該材料的運輸、儲存、使用環(huán)境以及其老化機理等方面考慮，確定試驗方法。例如硬聚氯乙烯型材，使用聚氯乙烯為原料，添加穩(wěn)定劑、顏料等助劑加工而成，主要用于室外。從聚氯乙烯的老化機理考慮，聚氯乙烯受熱易分解；從使用環(huán)境考慮；空氣中的氧、紫外光、熱、水分都是引起型材老化的原因。因此，國標GB/T8814-2004《門、窗用未增塑聚氯乙烯(PVC-U)型材》中，既規(guī)定了光氧老化試驗方法，采用GB/T16422.2《塑料實驗室光源曝露試驗方法第二部分：氙弧燈》老化4000h或6000h，模擬了室外紫外光及可見光、溫度、濕度、降雨等因素，同時又規(guī)定了熱氧老化項目：加熱后狀態(tài)，150°C放置30min，目測觀察是否出現(xiàn)氣泡、裂紋、麻點或分離現(xiàn)象，以考察型材的耐熱性能。又如我國在國際市場上有競爭力的一個產品：外貿出口鞋。在使用過程中，陽光中的紫外線是引起鞋子變色、褪色的主要原因，因此，有必要用紫外燈箱對其進行耐黃變測試。常用的鞋類耐黃變試驗箱采用30WUV燈，樣品離光源20cm，照射3h后觀察顏色變化。同時，在運輸過程中，集裝箱內悶熱、潮濕的惡劣環(huán)境會引起鞋面、鞋底、膠水的變色、斑點，甚至是變質。因此，在裝船運輸之前，有必要考慮進行耐濕熱老化試驗，模擬集裝箱內高熱、高濕環(huán)境，在70C、95%相對濕度的條件下，進行48h試驗后觀察外觀、顏色變化。2人工加速老化光源的選擇實驗室光源曝露試驗因為可以在一個試驗箱中同時模擬大氣可見環(huán)境中的光、氧、熱和降雨等因素，是目前較為常用的一種人工加速老化試驗方法，在這些模擬因素中，又以光源最為重要。經驗表明，陽光中引起高分子材料破環(huán)的波長主要集中在紫外線及部分可見光。目前使用的人工光源都力圖使在此波長區(qū)間內的能譜分布曲線與太陽光譜接近，模擬性和加速倍率是選擇人工光源的主要依據(jù)。經歷了約一個世紀的發(fā)展，實驗室光源已有封閉式碳弧燈、陽光型碳弧燈、熒光紫外燈、氙弧燈、高壓汞燈等各種光源供選擇。國際標準化組織(ISO)中與高分子材料相關的各技術委員會主要推薦使用陽光型碳弧燈、熒光紫外燈、氙弧燈三種光源。從理論上說，300nm~400nm的短波能量是引起老化的主要因素。如果增加這部分能量，就能達到快速試驗的效果。熒光紫外燈的光譜分布主要集中在紫外光部分，因此，可以達到較高的加速倍率。然而，熒光紫外燈不僅使自然日光中的紫外線能量增加，同時還有在地球表面測量時自然日光中沒有的輻射能量，而這部分能量會引起非自然的破壞。另外熒光光源除了很窄的水銀光譜線外，沒有高于375nm的能量，這樣對較長波長的UV能量敏感的材料就可能不會出現(xiàn)曝曬在自然日光下那樣變化。由于這些固有缺陷會導致得出不可靠的結果。因此，熒光紫外燈的模擬性較差。但是，由于它的加速倍率高，通過選擇合適型號的燈管可實現(xiàn)對特定材料的快速篩選。陽光型碳弧燈目前在我國應用得較少，但它在日本是廣泛使用的光源，大部分JIS標準都采用陽光型碳弧燈。我國許多與日本合資的汽車企業(yè)仍推薦使用這種光源。陽光型碳弧燈光譜能量分布也較接近于太陽光，但在370nm—390nm紫外線集中加強，模擬性不及氙燈，加速倍率介于氙燈及紫外燈之間。3試驗時間的確定研究表明：通過顏色和變黃指數(shù)變化來評價ABS的顏色穩(wěn)定性，人工加速老化與自然大氣暴露有較好的相關性，加速倍率約為7。如果想了解某一ABS材料戶外使用一年后的顏色變化，采用相同的試驗條件，可以參考該加速倍率，確定加速老化時間365x24/7=1251h。輻射總量相當對于某些既無相應標準規(guī)定，又無處參考相關性的產品，可以考慮其實際使用環(huán)境的輻射強度，控制人工加速老化輻射總量與自然暴露輻射總量相當。表2列出了我國不同地區(qū)太陽輻射強度［2］。下面舉例說明如何控制人工加速老化總輻射量：某一塑料制品使用于北京地區(qū)，期望控制人工加速老化總輻射量與戶外暴露一年相當。第一步：由于該產品為塑料制品，且使用于戶外，選擇采用GB/T16422.2-1996《塑料實驗室光源曝露試驗方法第二部分：氙弧燈》中A法。試驗條件為：輻照強度0.50W/m2(340nm)，黑板溫度65°C，箱體溫度40°C，相對濕度50%，噴水時間/不噴水時間18min/102min，連續(xù)光照；第二步：從表2可知北京地區(qū)一年輻射總量、為5609MJ/m2，依據(jù)對比人工光源與自然陽光輻射光譜分布的國際準則CIENo85-1989(見表3，GB/T16422.1-1996《塑料實驗室光源曝露試驗方法第一部分：氙弧燈》中引用)；其中紫外區(qū)與可見區(qū)部分(300nm—800nm)占62.2%，即3489MJ/m2。第三步：依據(jù)GB/T16422.2-1996，340nm輻照強度為0.50W/m2時，紅外區(qū)與可見區(qū)部分 (300nm?800nm)輻照強度為550W/m2；可計算出輻照時間為3489X106/550=6.344X106s，即1762h。依此計算方法，加速倍率約為5。由于自然老化并不是簡單的輻照強度的疊加，只有在確定陽光是引起材料破環(huán)的主要因素且不能用其他方法確定試驗時間時，才可以使用此計算方法模擬。4性能評價指標的選擇對于同樣的材料，由于其用途不同，可能選擇的評價指標也不同。例如，同樣是涂料，如果是用于裝飾，就必須重點考慮其外觀的變化。在GB/T1766-1995《色漆和清漆涂層老化的評級》中，詳細規(guī)定了光澤度、顏色變化、粉化、泛金等各種外觀變化的評級方法。就同一材料來說，在老化過程中不同性能的下降是不等速的。換句話說，某些性能對環(huán)境敏感，下降得最快，則是引起材料破壞的主要因素、在選擇評價指標時，應該選擇這些敏感性能。研究表明：對于大部分工程塑料來說，沖擊強度是自然老化試驗檢測中變化最大、下降最明顯的。因此，在進行工程塑料的老化測試時，應優(yōu)先考慮選擇沖擊強度下降作為評價指標。沖擊強度對聚丙烯的老化同樣相當敏感［4］，是考核老化性能的主要指標。對于聚乙烯材料來說，斷裂伸長率的下降最為明顯，是優(yōu)先考慮的評價指標。對于聚氯乙烯，拉伸強度和沖擊強度都下降得比較快，應根據(jù)實際情況，選擇其中一種來評價。在國標GB/T8814-2004《門、窗用未增塑聚氯乙烯（PVC-U）型材》中，選擇老化后沖擊強度保留率N60%作為合格判定指標；在輕工行業(yè)標準QB/T2480-2000建筑用硬聚氯乙烯（PVC-U）雨落水管材及管件中，選擇老化后拉伸強度保留率N80%作為合格判定指標。5結束語人工加速老化試驗因快速評價材料耐候性的需求而得到快速發(fā)展，作為自然老化的重要補充，廣泛運用于高分子材料的研究、開發(fā)、檢測中。而試驗條件的選擇、光源的選擇、試驗時間的確定、性能評價指標的選擇是人工加速老化試驗中經常遇到的問題。本文對以上幾方面進行了探討，提出了一些解決問題的思路。大功率封裝大功率LED封裝，目前綜合因素考慮，市場上面主流的是，選擇道康寧的6550做配粉，外封膠主要選擇折射為1。41的進行封裝

高折光（1。5）的亮度高，但是可靠性不好，個人意見:

大功率模條封裝：混熒光粉用2600，外封用2500

大功率透鏡封裝：混熒光粉用2600，填充透鏡用9224或9749實際上每家公